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        淺談煤礦綜采工作面智能化開采

        2018-04-26 10:29:02孫強(qiáng)宋廣占薄文忠
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年8期
        關(guān)鍵詞:綜采開采煤礦

        孫強(qiáng) 宋廣占 薄文忠

        摘 要:國內(nèi)煤礦綜采工作面往往會面臨復(fù)雜化的情況,為了克服惡劣的條件與完成非常大的操作工程,我們需要持續(xù)提升煤礦綜采工作面的技術(shù)水平,實(shí)現(xiàn)綜采工作面的智能化開采。為此,本文分析了煤礦綜采工作面的智能化開采設(shè)備以及輔助開采的一些智能化技術(shù)。

        關(guān)鍵詞:煤礦;綜采;智能化;開采

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.073

        0 引言

        當(dāng)今,國內(nèi)恰恰處在調(diào)整結(jié)構(gòu)與升級轉(zhuǎn)型的非常階段。基于有效統(tǒng)一傳統(tǒng)工業(yè)與新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響下,煤礦企業(yè)出現(xiàn)了非常大的改變。其中,傳統(tǒng)設(shè)備跟智能化技術(shù)的統(tǒng)一能夠使煤礦開采的智能化實(shí)現(xiàn),從而推動產(chǎn)業(yè)的升級轉(zhuǎn)型。與此同時(shí),煤礦企業(yè)因?yàn)榄h(huán)境、安全等要素的制約作用,迫切需要先進(jìn)的智能化開采設(shè)備與配套技術(shù)等。鑒于此,對煤礦綜采工作面智能化的開采進(jìn)行探究有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。

        1 煤礦綜采工作面的智能化開采設(shè)備

        1.1 智能采煤機(jī)

        智能采煤機(jī)可以結(jié)合采煤工藝的實(shí)際需要,設(shè)計(jì)各種各樣的運(yùn)行方式,進(jìn)而協(xié)調(diào)聯(lián)動控制刮板輸送機(jī)與支架。結(jié)合MEMS傳感器技術(shù)對采煤機(jī)支架的運(yùn)行狀態(tài)與采煤機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行采集,以及實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)位置關(guān)系的計(jì)算與運(yùn)行軌跡的預(yù)測,從而聯(lián)動閉鎖采煤機(jī)跟其它的設(shè)備之間。智能采煤機(jī)可以使自動探測煤炭分界與記憶截割的作用實(shí)現(xiàn),根據(jù)采煤工藝使支架的調(diào)斜、斜切進(jìn)刀、跟機(jī)作業(yè)等需要實(shí)現(xiàn),最終聯(lián)系全部工作面設(shè)備為一個(gè)完整體。

        將一臺采煤機(jī)遠(yuǎn)程操作平臺設(shè)計(jì)在監(jiān)控中心,操作平臺跟采煤機(jī)位置監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行通信,進(jìn)而取得采煤機(jī)的運(yùn)行方向與位置,結(jié)合采煤機(jī)的視頻系統(tǒng)操作平臺將升降滾筒的指令等發(fā)出,這種指令結(jié)合采煤機(jī)與數(shù)據(jù)通信總線的通信指揮,采煤機(jī)獲得傳輸?shù)男盘?,最終遠(yuǎn)程地控制采煤機(jī)。

        1.2 智能液壓支架

        當(dāng)今對于綜采液壓支架電液控制系統(tǒng)來講,其是在生產(chǎn)支架之后增加的附加性產(chǎn)品,且未曾在液壓支架的構(gòu)造中切實(shí)融入,以后的支架產(chǎn)品需要在開始設(shè)計(jì)的時(shí)候就應(yīng)用電液控制系統(tǒng),從而有效地統(tǒng)一支架的機(jī)械構(gòu)造、控制器、傳感器等,確保支架變?yōu)闄C(jī)電一體化的產(chǎn)品,從而使支架的費(fèi)用減少以及實(shí)現(xiàn)支架自動化水平的提升。

        將一臺液壓支架遠(yuǎn)程控制臺設(shè)計(jì)在監(jiān)控中心,通過工作面視頻與電液控制計(jì)算機(jī)界面作為輔助的方式,結(jié)合支架遠(yuǎn)程控制臺遠(yuǎn)程性地控制液壓支架?;诰C采工作面液壓支架上普及電液控制系統(tǒng)的影響下,伴隨采煤機(jī)的支架實(shí)現(xiàn)了自動化地跟機(jī),為此,支架的遠(yuǎn)程控制的主導(dǎo)是液壓支架伴隨采煤機(jī)的自動化運(yùn)行,且輔助以人工遠(yuǎn)程影響。然而,自動降移升之后的液壓支架難以實(shí)現(xiàn)“三平兩直”的工作標(biāo)準(zhǔn),還應(yīng)對工作面中各臺支架的相對區(qū)域進(jìn)行判斷,這樣才可以使工作面支架的自動化找直實(shí)現(xiàn)。技術(shù)方式是結(jié)合工作面實(shí)時(shí)監(jiān)控的視頻,通過機(jī)器視覺技術(shù)對支架的相對位移進(jìn)行及時(shí)地計(jì)算,從而確保根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來對齊工作面支架。

        1.3 智能刮板運(yùn)輸機(jī)

        為了更好地輸送煤炭,應(yīng)對刮板運(yùn)輸機(jī)的直線性進(jìn)行檢測;充當(dāng)采煤機(jī)的支撐而言,要求具備相應(yīng)的平整性;也應(yīng)及時(shí)地控制與檢測跟支架間的相對范圍與互相影響作用;為了避免下滑上竄,應(yīng)對刮板運(yùn)輸機(jī)的定位問題進(jìn)行分析,而研制智能刮板運(yùn)輸機(jī)才可以實(shí)現(xiàn)這一系列的作用。

        2 煤礦綜采工作面輔助開采的智能化技術(shù)

        2.1 支架防碰撞技術(shù)

        在采煤機(jī)上能夠安裝一種主動安全系統(tǒng)——防碰撞系統(tǒng),這屬于一種能夠事先將視聽報(bào)警信號發(fā)送給采煤機(jī)操作工作者的探測設(shè)備。而雷達(dá)探測防機(jī)械碰撞的主導(dǎo)功能是結(jié)合雷達(dá)探測技術(shù)對采煤機(jī)滾筒附近的阻礙物體進(jìn)行感知,倘若系統(tǒng)探明采煤機(jī)工作前存在阻礙物,那么采煤機(jī)的運(yùn)行會暫停以及等待相關(guān)工作者進(jìn)行解決。其運(yùn)行理論是:基于順利運(yùn)行的采煤機(jī)情況下,這個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)不運(yùn)行,而在采煤機(jī)快要接近礦井裝置、液壓支架、操作者的情況下,這個(gè)系統(tǒng)會將警告發(fā)出。在警告發(fā)出之后,倘若操作者未曾實(shí)施一定的對策,像是加減速制動,那么這個(gè)系統(tǒng)的緊急制動設(shè)備能夠自動地運(yùn)行,從而防止碰撞現(xiàn)象的發(fā)生。

        2.2 視頻監(jiān)控技術(shù)

        綜采工作面模擬采礦系統(tǒng)通過提高虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建構(gòu)一種三維的實(shí)際采礦環(huán)境,對運(yùn)行的工藝裝置與采煤整個(gè)過程進(jìn)行模擬,該系統(tǒng)能夠跟操作者進(jìn)行交互,以及實(shí)時(shí)地穿越所有的空間到達(dá)系統(tǒng)模擬的全部范圍中。這種系統(tǒng)可以確定空間狀態(tài)、管理物體運(yùn)行、識別物體、輸入以及處理一系列的信息、模擬自然現(xiàn)象、識別物體等等,其顯著的特征是建構(gòu)一種非常接近實(shí)際采掘現(xiàn)狀的三維化環(huán)境,結(jié)合計(jì)算機(jī)對采礦的現(xiàn)狀進(jìn)行呈現(xiàn),從而得到裝置工作的一系列參數(shù)、各種裝置的動態(tài)呈現(xiàn)圖、生產(chǎn)系統(tǒng)的工作現(xiàn)狀平面圖等,這涵蓋工作裝置間距、產(chǎn)能、時(shí)間等,在動態(tài)模擬各種采掘參數(shù)、各種型號裝置生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)評價(jià)以及優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)的目標(biāo)。

        2.3 實(shí)時(shí)控制協(xié)議技術(shù)

        為了使綜采工作面的遠(yuǎn)程遙控實(shí)現(xiàn),盡量確保較小的傳輸視頻延時(shí),結(jié)合支架與采煤機(jī)的控制標(biāo)準(zhǔn),視頻端至端延時(shí)應(yīng)保持在50ms以內(nèi),這對綜采工作面的攝像、傳輸、解碼圖像、儲存的要求比較高。因?yàn)槭艿介L距離工作面的影響,采煤機(jī)附近、刮板運(yùn)輸機(jī)鏈條、膠帶運(yùn)輸機(jī)出煤口、工作面支架等需要采集與呈現(xiàn)視頻,兼顧到攝像儀的容量,立足于以太網(wǎng)的數(shù)字化視頻系統(tǒng)可以結(jié)合雙絞線進(jìn)行傳輸,這樣不再進(jìn)行布線,然而數(shù)字視頻系統(tǒng)中的信號呈現(xiàn)在顯示器之前需要傳輸、編碼、解碼、數(shù)字化等操作,這導(dǎo)致時(shí)間延遲在300ms以上,還應(yīng)優(yōu)化采集、傳輸、呈現(xiàn)的一系列方面。

        3 結(jié)語

        綜上所述,基于持續(xù)發(fā)展的采煤產(chǎn)業(yè)影響下,人們不斷地提升安全意識,在信息化社會的支持下,煤礦綜采工作面的智能化開采是發(fā)展方向。為此,只有加速綜采工作面的智能化開采,才可以推動煤礦技術(shù)的不斷進(jìn)步,以使國內(nèi)的煤礦企業(yè)從勞動密集型轉(zhuǎn)變?yōu)槿瞬琶芗?,有效地統(tǒng)一信息化與智能化,國內(nèi)的煤礦企業(yè)才得以可持續(xù)發(fā)展。

        參考文獻(xiàn):

        [1]袁亮.煤炭精準(zhǔn)開采科學(xué)構(gòu)想[J].煤炭學(xué)報(bào),2017,42(01):1-7.

        [2]袁亮.破解深部煤炭開采重大科技難題的思考與建議[J].科技導(dǎo)報(bào),2016,34(02):1.

        [3]謝和平,王金華,申寶宏等.煤炭開采新理念:科學(xué)開采與科學(xué)產(chǎn)能[J].煤炭學(xué)報(bào),2012,37(07):1069-1079.

        作者簡介:孫強(qiáng)(1976-),男,山東濟(jì)寧人,本科,從事采礦技術(shù)管理和機(jī)電技術(shù)管理工作。

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